Gestão da Manutenção

1. Gestão da Manutenção 5 –Confiabilidade e Mantenabilidade

2. Confiabilidade e Mantenabilidade Conceituação moderna da Manutenção – A Missão da Manutenção é garantir a Disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção ou de serviço com Confiabilidade, segurança, preservação do meio ambiente e custo adequado.

3. Confiabilidade e Mantenabilidade Confiabilidade é freqüentemente definido como a probabilidade que um sistema, veículo, máquina, dispositivo, ou outro produto realizará a função que se espera dele sob algumas condições de operação especificadas, para um especificado período de tempo .

4. Confiabilidade e Mantenabilidade Aumentar a confiabilidade é uma parte importante para se aumentar a qualidade do produto .

5. Confiabilidade e Mantenabilidade Existem muitas definições diferentes de qualidade, mas existe uma concordância geral de que um produto ou um equipamento não confiável não é de alta qualidade.

6. Confiabilidade e Mantenabilidade PROBABILIDADE Uma vez que confiabilidade é uma probabilidade, é uma variável que pode ser medida. A teoria das probabilidades fornece a base para descrever matematicamente as propriedades de um processo físico.

7. Confiabilidade e Mantenabilidade PERFORMANCE COM SUCESSO Para calcular probabilidade, um produto (ou unidade) tem que existir em um dos dois estágios: performance com sucesso ou falha. As condições para uma unidade falhar tem que ser claramente definidas. Por exemplo, falha poderia significar inoperabilidade total, mas poderia também significar performance diminuída.

8. Confiabilidade e Mantenabilidade TEMPO Dentro do contexto de confiabilidade, tempo é um termo genérico. É freqüentemente medido em horas mas poderia também ser medido em milhas, ciclos, ou outras unidades de uso do produto. De qualquer modo, algum período de uso, tem que ser estabelecido para calcular confiabilidade. O tempo da missão poderia ser a vida total de uma unidade, tal como um motor de um foguete ou poderia ser uma pequena parte da vida, tal como 1.000 milhas de vôo de uma aeronave comercial.

9. Confiabilidade e Mantenabilidade TAXA DE FALHA ( ) Mede a taxa na qual as unidades falham sobre um período de tempo estabelecido. É calculado como o número de falhas durante o intervalo dividido pelo número de unidades em operação no início do intervalo e pelo comprimento do intervalo de tempo (t).

10. Confiabilidade e Mantenabilidade TEMPO MÉDIO PARA FALHAR (Mean Time to Failure – MTTF) Um medida da confiabilidade de uma unidade não reparável enquanto sendo usada durante sua vida útil.

11. Confiabilidade e Mantenabilidade TEMPO MÉDIO ENTRE FALHAS (Mean Time Between Failure – MTBF) Uma medida de confiabilidade de uma unidade reparável enquanto sendo usada durante sua vida útil.

12. Confiabilidade e Mantenabilidade MTTF e MTBF são simplesmente indicadores da confiabilidade de uma unidade enquanto sendo usada durante a vida útil. O símbolo padrão para MTTF e MTBF é . Matematicamente, MTTF e MTBF são iguais à média da distribuição exponencial usada para modelar os tempos de falha da unidade durante a vida útil.

13. Confiabilidade e Mantenabilidade Ambos são calculados como o inverso da taxa de falha:

14. Confiabilidade e Mantenabilidade Quanto maior o MTTF ou MTBF, menor a probabilidade da unidade falhar para uma dada missão de tempo e maior a confiabilidade. Um decréscimo na taxa de falha resulta em um aumento da MTTF e MTBF e consequentemente, um aumento da confiabilidade.

15. Confiabilidade e Mantenabilidade DISPONIBILIDADE Disponibilidade é a probabilidade que uma unidade estará pronta para uso num instante de tempo determinado, ou sobre um período de tempo determinado, baseados em aspectos combinados de confiabilidade e mantenabilidade. Em outras palavras, a disponibilidade é uma função de sua taxa de falha (confiabilidade) e o tempo requerido para restaurar a unidade após uma falha (mantenabilidade).

16. Confiabilidade e Mantenabilidade Durante um estudo mais profundo sobre a disponibilidade de uma unidade, o engenheiro de confiabilidade tem que considerar vários elementos além da confiabilidade e mantenabilidade, incluindo: Tipo do sistema Uso do produto Paradas para manutenção preventiva

17. MTBF Disponibilidade = ( ) + MTBF MTTR Confiabilidade e Mantenabilidade

18. Confiabilidade e Mantenabilidade Mantenabilidade É a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos.

19. Confiabilidade e Mantenabilidade • Mantenabilidade é incorporada durante o projeto do sistema e antes do estágio de desenvolvimento do equipamento. • Ela mede a habilidade de uma unidade para ser mantida ou restabelecida, em condições especificadas.

20. Confiabilidade e Mantenabilidade • Para o cálculo de mantenabilidade, as seguintes suposições são feitas: Manutenção é realizada por pessoal qualificado. Pessoal da manutenção tem acesso aos recursos requeridos para fazer manutenção e reparos. Manutenção é realizada de acordo com procedimentos prescritos.

21. Confiabilidade e Mantenabilidade • Mantenabilidade é importante para a confiabilidade porque ela mede a quantidade de tempo que um sistema não está funcionando. As medidas são calculadas baseadas no tipo de manutenção realizada: corretiva ou preventiva. • Mantenabilidade é o estudo das paradas.

22. Confiabilidade e Mantenabilidade • TEMPO MÉDIO PARA REPARO (Mean Time to Repair – MTTR) Manutenção corretiva é quantificada pelo tempo médio requerido para completar a manutenção, conhecido como tempo médio para reparo (Mean Time to Repair).

23. Confiabilidade e Mantenabilidade • MTTR – É a relação entre o tempo total gasto para repor o equipamento em condições de operar e o número de reparos ocorridos, dentro do período de tempo considerado. • Taxa de reparo (μ) – Nº de reparos/t • Mantenabilidade: M(t) = 1 – e -λt

24. Confiabilidade e Mantenabilidade • CONCEITOS DE CARACTERÍSTICA DE VIDA É importante entender como o modo de falha de um produto pode mudar com o tempo (ou uso do produto). O modelo usado para descrever os modos de falha de uma população sobre a vida total de um produto é conhecido como curva da banheira (Bathtub Curve).

25. Confiabilidade e Mantenabilidade

26. Confiabilidade e Mantenabilidade • A curva da banheira é um gráfico de taxa de falha versus tempo. Ela mostra quão rápido as falhas de um produto variam com o tempo, e se a taxa de falha está aumentando, diminuindo ou constante. A curva pode ser dividida em três regiões: Período de mortalidade Infantil (Também chamado Periodo Burn-In ou Debugging) Tem a taxa de falha decrescente. Período de vida útil (Também chamado Período de falhas aleatórias) Tem a taxa de falha constante. Período de envelhecimento ou degradação Tem a taxa de falha crescente.

27. Confiabilidade e Mantenabilidade • A curva da banheira não é um modelo perfeito, mas é útil para descrever modelos de falha para uma população de produtos bem projetados. Além disso, ela determina qual distribuição é selecionada para análise da confiabilidade. Cada parte da curva da banheira tem um distribuição correspondente que indica como a taxa de falha muda.

28. Confiabilidade e Mantenabilidade • Envelhecimento ou degradação: DISTRIBUIÇÃO NORMAL O lado direito da curva da banheira tem uma taxa de falha crescente, significando: Existe uma probabilidade crescente de falha. Idade é um fator na probabilidade de falha.

29. Confiabilidade e Mantenabilidade • A distribuição normal pode ser usada para modelar as falhas de um produto no período de Degradação. Isto é porque a distribuição normal tem uma taxa de falha crescente, do mesmo modo que o período de Degradação.

30. Confiabilidade e Mantenabilidade A confiabilidade é encontrada na tabela de probabilidade normal. • Para usar a tabela é necessário usar a equação: • Onde: • t é tempo especificado. •  é a média da distribuição, referido como tempo médio de degradação. •  é o desvio padrão.

31. Confiabilidade e Mantenabilidade • Período de vida útil: DISTRIBUIÇÃO EXPONENCIAL O período de vida útil é aquele no qual tem-se a intenção de usar o produto e o consumidor usa mais o produto. É também o período durante o qual os engenheiros de confiabilidade fazem a maioria dos cálculos e predições de confiabilidade.

32. Confiabilidade e Mantenabilidade • A parte central da curva da banheira, chamada região de vida útil, mostra um taxa de falha constante. Isto significa que a idade do produto não afeta a probabilidade de falha. Nesta região a taxa de falha deve ser extremamente baixa se a confiabilidade é alta.

33. Confiabilidade e Mantenabilidade • A distribuição exponencial pode ser usada para modelar as falhas de um produto no período de vida útil. Isto porque a distribuição exponencial tem uma taxa de falha constante, do mesmo modo que o período de vida útil.

34. Confiabilidade e Mantenabilidade • Distribuição exponencial Uma variável aleatória X é dita ter uma distribuição exponencial de parâmetro λ se:A função de distribuição é dada por:F(t) = 1 – e - λ t para t >= 0.F(t) = 0 para t < 0

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36. Confiabilidade e Mantenabilidade E a respectiva função de densidade: f(t) = λe-λt para t >= 0.f(t) = 0 para t < 0.

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38. Confiabilidade e Mantenabilidade • Confiabilidade na região de vida útil:

39. Confiabilidade e Mantenabilidade • PERÍODO DE MORTALIDADE INFANTIL O período de mortalidade infantil mostra uma taxa de falha decrescente. Eles são causados por não conformidades introduzidas no produto pelo processo de produção. O período de mortalidade infantil é também chamado de Burn-In Period. Burn-In é a prática de acumular tempo de operação sobre cada unidade antes de enviá-la ao consumidor.

40. Confiabilidade e Mantenabilidade • As falhas durante o período Burn-In podem ser reduzidas através de uma especificação correta do produto (por parte do consumidor e vendedor), inclusão de engenharia de qualidade e do processo durante a análise do projeto, uso de inspeção por amostragem, estudos de Capabilidade do processo e procedimentos de controle estatístico do processo incluindo cartas de controle, uso de estudos de FMEA, estudo da adequação do projeto para a manufatura.

41. Confiabilidade e Mantenabilidade • Eliminar as falhas do produto durante o período Burn-In tem vários benefícios. Ajuda a melhorar a satisfação do cliente e a reduzir custos associados com a produção, incluindo custos de garantia, custos de falha interna/externa e custos de Burn-In.

42. Confiabilidade e Mantenabilidade • Análise de Weibull - DISTRIBUIÇÃO DE WEIBULL A distribuição de Weibull pode ser usada para qualquer parte da curva da banheira sob certas condições. A distribuição de Weibull tem um número de formas possíveis. Ela pode assumir a forma das distribuições que tem taxas de falha crescente, decrescente ou constante.

43. Confiabilidade e Mantenabilidade • PARAMETROS DA DISTRIBUIÇÃO DE WEIBULL A distribuição tem 3 parâmetros: Característica inicial, Vida(carga ou escala) característica,  Fator(parâmetro) de forma, 

44. Confiabilidade e Mantenabilidade • Para a maioria das aplicações em engenharia de confiabilidade, o parâmetro característica inicial é igual a zero, reduzindo a distribuição de Weibull a dois parâmetros. O parâmetro vida característica  é um ponto comum entre todas as distribuições de Weibull. É o valor onde a função cumulativa é igual a 0,632.

45. Confiabilidade e Mantenabilidade • Quando o valor de  muda, a distribuição de Weibull muda de forma. Por exemplo: • Quando  = 1 a distribuição de Weibull torna-se uma distribuição exponencial. • Quando  = 3,5 a distribuição de Weibull e a distribuição normal são essencialmente a mesma. • Quando 1  3, a distribuição de Weibull é desviada para a direita.

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47. Confiabilidade e Mantenabilidade • Como a forma da distribuição muda, a taxa de falha que descreve a falha do produto também muda. Por exemplo: • Se  < 1, a taxa de falha é decrescente. Neste caso, a distribuição de Weibull poderia ser usada para descrever a falha do produto durante o período de mortalidade infantil. • Se  = 1, a taxa de falha é constante. Neste caso a distribuição de Weibull poderia ser usada para descrever a falha de um produto durante o período de vida útil. • Se  > 1, a taxa de falha é crescente. Neste caso a distribuição de Weibull poderia ser usada para descrever a falha de um produto durante o período de degradação.

48. Confiabilidade e Mantenabilidade • Se  e  são conhecidos, a seguinte fórmula pode ser usada para calcular a confiabilidade:  é o parâmetro de forma  é o parâmetro de escala

49. Confiabilidade e Mantenabilidade Métodos e ferramentas para o aumento da confiabilidade: Sistema em série: R1 R2 RR R3

50. Confiabilidade e Mantenabilidade O diagrama de bloco de um sistema em série mostra que o sucesso da operação do sistema depende do sucesso da operação de cada subsistema, ou seja, a falha de qualquer subsistema resultará na falha do sistema.